ANSYS在重力坝应力分析中的应用

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材料力学法及ANSYS有限元法在金鼎寺水库重力坝应力分析中的应用

１工程概况
拟建金鼎寺水库位于重庆市永川区东部金龙镇金鼎村小河坝处。是一项以场镇供水为主，兼农业灌溉、农村人畜饮水及２材料力学法分析大坝应力旅游等综合利用效益的 Ⅲ等中型水库工程，总库容１０８０万ｎ３，材料力学法分析重力坝应力应用最广，也最简便，也是重正常库容９８２万ｎｌ。该工程从２００５年规划建设，至２０１３年力坝设计规范中规定采用的计算方法。这个方法有长期的实多年的工程实践证明，对于中等高度的坝。应用这一基本完成了其前期勘察设计工作。２０１３年１２月主坝建设正践经验．方法．并按规定的指标进行设计．可以保证工程的安全。式启动。根据金鼎寺水库大坝的地形地质情况及大坝设计断面，主要建筑物大坝为Ｃ１５混凝土埋块石重力坝，为３级建筑物．坝轴线长２１２．９ｍ．分为溢流坝段和非溢流坝段。大坝非结合现行规范要求，分析大坝应力计算的主要内容为大坝坝溢流坝段长１８０．９ｍ，坝顶高程３０６．５ｍ，坝顶宽为１０．０ｍ，最大基面的垂直应力及大坝坝体折坡处截面的应力。计算工况及坝高３１．２ｍ，最大坝底宽３４．８ｍ．上游边坡比１：０．２，折坡点高荷载组合按现行规范确定。工况主要考虑了不同水位运行期程２８７．５ｍ，下游边坡比１：０．８５，折坡点高程３０２．５０ｍ；溢流坝及施工期：荷栽组合主要考虑了自重、静水压力、扬压力、淤沙浪压力、土压力等，工程区地震基本烈度为Ⅵ 度，不考虑段长３２．０ｍ，最大坝高２２．５ｍ．最大坝底宽３４．８ｍ，堰顶高程压力、２９９．５０ｍ．有闸控制表孔溢流，上游边坡比１：０．２，折坡点高程地震荷载作用。２８７．５ｍ。下游边坡比１：０．８５。折坡点高程３０２．５０ｍ。大坝坝基面的垂直应力计算采用的公式为《混凝土重力坝址区属中浅丘地貌，河谷横断面呈宽缓 “ Ｕ” 型。坝址区坝设计规范》（ＳＬ３１９ — ２００５）６．３．３：大坝坝体折坡处截面的主应内出露的地层主要为第四系和侏罗系中下统自流井组。坝址力计算采用的公式为该规范附录Ｃ给定的公式。选择大坝最位于东山背斜南东翼，岩层倾向右岸．走向２５～３５。，倾向ｌ１５～大断面最大进行计算，计算中采用的主要参数见表１，计算成１２５。．倾角５４～６０ｏ．坝址范围内地表未见断层发育。泥岩中裂果见表２及表３依据现行规范，重力坝坝基面坝踵、坝趾的垂直应力应符隙短小．以风化裂隙为主．砂岩中主要发育三组裂隙。整个坝址

利用ANSYS 模拟大坝的运行期应力变形

利用ANSYS模拟大坝的运行期应力变形1.主要步骤：
S1：在Auto CAD里面按照给出尺寸绘图并导入到ANSYS软件中。

S2：通过命令流或者GUI操作来设置材料并给其赋值。

S3：通过APDL命令或者建模的“Operate”里面的“Extrude”沿Z轴将面拉成体，注意距离为10。

S4：按照题目要求，通过APDL或者“Meshing”里面的“Mesh Attributes”给体赋值材料号。

S5：划分网格，先将线分段再划分网格，注意在给侧面划分网格时划分份数为2，并将“KYNDIV SIZE,NDIV can be changed”勾选去掉，否则划分网格时划分份数会有变化。

S6：通过APDL或者“Solution”里面的“Define Loads”添加边界条件和自重。

S7：模拟初始状态，“杀死”坝体单元，求解。

S8：模拟完建状态，“激活”坝体状态，求解。

S9：运行期，施加水荷载，计算扬压力，求解运行期。

S10：创建荷载工况，查看结果。

2.导出结果：2.1初始状态模拟
2.2完建状态模拟
2.3运行期模拟
2.4运行期的变形图
2.5运行期的第一应力图
2.6运行期的第一应力等值线图
2.7运行期总位移变形图
2.8运行期总位移变形等值线图。

应用ANSYS软件进行混凝土重力坝的有限元静力和模态分析

应用ANSYS软件进行混凝土重力坝的有限元静力和模态分析丰梦梦等【摘要】采用ANSYS结构分析软件，通过对某小型混凝土重力坝工程进行有限元静力和模态分析，研究探讨了坝体在满库工况下的变形和应力分布，以了解坝体在工况下的工作形态。

同时，进行高阶模态分析，了解坝体的自振频率和振型并进行简单分析，最后做总结【关键词】ANSYS软件静力分析模态分析混凝土重力坝1 前言我国土地辽阔，水资源丰富，可以开发的水电容量约为3.78亿KW，据世界第一位。

目前我们已经修建了如三峡、小浪底等大型水利水电工程，而这些工程也在我国经济建设中发挥了巨大的作用。

建国以来，随着技术的提高，各种各样型式的重力坝在坝工设计中占了很大的比重。

重力坝是一种主要依靠坝体自重产生的抗滑力来维持自身稳定的坝型。

近年来，混凝土重力坝在重力坝中所占的比重越来越大。

混凝土重力坝以具有安全可靠，耐久性好，抵抗渗漏、设计和施工技术简单，易于机械化施工、对不同的地形和地质条件适应性强等优点而被广泛应用[1]。

但由于许多坝都是建立在地震多发和高烈度地区，一旦遭到破坏将会带来难以估计的经济和损失，因此对大坝做模态分析，计算分析它的固有频率和振型，为重力坝的抗震稳定性分析奠定基础。

2 有限元模型建立某工程非溢流混凝土重力坝，高17米，宽24米，顶宽5米。

上游面坡度为1：0，下游面坡度为1：0.8[2]。

假设大坝的基础是嵌入到基岩中，地基是刚性的。

大坝采用的材料参数为：弹性模量E=3.5GPa，泊松比ν=0.2，容重γ=25KN/m3。

水的质量密度1000kg/m3。

模型见图一2.1静力分析SOLID186是一个高阶3维20节点固体结构单元，SOLID186具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网。

本文使用SOLID186单元进行数值模拟分析。

按照满库状态施加荷载，基础是刚性，底面施加约束，对整个重力坝施加重力荷载，然后求解分析。

分析结果见图二、图三、图四、图五。

基于ANSYS的混凝土重力坝的静力学分析

凝土重力坝的建设规模愈加复杂和庞大，其稳定性问题成为设计和施工中最为严峻的问题。文章在详细阐述ＡＮ— ＳＳ大型通用有限元分析软件的基础上，对某一混凝土重力坝进行了数值模拟，出了静力学分析结果，Ｙ针得以便于
其他同类工程进行参考。
【关键词】基础设施建设；混凝土重力坝；ＮＹ；力学分析ＡＳＳ静
件在对混凝土重力坝数值模拟及进行静力学分析方面，具有很突出的优势。本文介绍了重力法在混凝土重力坝分析中的缺陷，针对某一混凝土重力坝并
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Ｉ、
。
图１声＝０＋ｂ ‘ ＋ｃｙｘＹｘ ‘＋ｄ・ｙ
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１重力法在混凝土重力坝分析中的缺陷
如图１所示，我们可以将混凝土重力坝假设成
ａ，＝
一ｙ：６。＋２
ｃｎｅｖｎｙａｄｈｄｏｏｒｃｎｔｕｔｎｕｄｒａｉｇａｅｍａｅｇｅｔｒｇｅｓＡｔｔｅｓｍｅｔ，ｔｅｃｎｔｕｔｎｓａｅｏｓｒａｃｎｙｒｐｗｅｏｓｒｃｉｎｅｔｋｎｓｈｖｄｒａｏｒｓ．ｈａｉｏｐｍｅｈｏｓｒｃｉｃｏｌｏｏｃｅｅｇａｉｙｄｍａｃｅｓｎｌｏｌｘａｄｈｇ，ａｄｉｔｂｌｙｂｃｍｅｈｓｓｒｕｒｂｅｈｅｆｃｎｒｔｒｖｔａｈｓｉｒａｉｇｙｃｍｐｅｎｕｅｎｔｓａｉｔｅｏｓｔｅｍｏｔｅｉｓｐｏｌｍｓｉｔｅｄ — ｎｓｉｏｎｓｇｎｏｓｒｃｉｎｏｏｃｅｅｇａｉａ．ｎｔｉａｅ，ｏｃｅｅｇａｉａｗｓｓｍｕａｅｙｔｅｌｒｅｇｎｒ — ｉｎａｄｃｎｔｕｔｆｎｒｔｒｖｔｄｍＩｈｓｐｐｒａｃｎｒｔｒｖｔｄｍａｉｌｔｄｂｈａｇｅｅａｆｏｃｙｙｌｉ

(完整版)基于ANSYS的重力坝三维静动态结构分析

基于ANSYS的重力坝三维静动态结构分析目录1 引言 (1)2 工程概况 (1)3 基本资料 (1)3.1 反应谱 (1)3.2 材料参数 (2)3.3 规范要求 (2)4 分析简介 (4)4.1 分析模型 (4)4.2 边界条件 (6)4.3 荷载工况 (6)5 计算成果 (7)5.1 工况一 (7)5.2 工况二 (8)5.3 工况三 (10)5.4 工况四 (11)5.5 工况五 (12)5.6 工况六 (14)5.7 结果总结及分析 (15)6 结论及建议 (17)7 分析命令流 (17)1 引言重力坝是我国高坝中的主要坝型，在防洪、发电、灌溉、城镇供水、航运、养殖和旅游等方面发挥了巨大的作用，取得了显著的经济效益和社会效益。

众所周知，重力坝主要依靠其自身的重力来维持稳定，其坝体体积大，稳定性好。

但由于各种原因，仍有可能失事。

因此，重力坝的应力应变状态和坝基稳定性一直都是设计和施工十分重视的问题。

此外，大坝多建于地震频发的地区，因而对重力坝进行地震荷载作用下的安全评估也十分必要。

本次作业采用有限元方法，运用大型通用有限元分析软件ANSYS，对简化的三维重力坝的线弹性模型在静动力工况下进行有限元计算，并对结果加以分析，最后给出安全评价结论及建议。

2 工程概况某水电站是以发电为主，兼有防洪，航运等综合效益的水电枢纽工程。

该工程枢纽总体布置采用砼重力坝挡水，大坝基本坝剖面为上游坝坡铅直，下游坝坡为1:0.75。

坝顶总长270m，坝高180m，坝顶宽18m，坝底宽139.5m，正常蓄水位170m。

重力坝坝低至坝高100m之间使用坝体混凝土Ⅱ，坝高100m至坝顶之间使用坝体混凝土Ⅰ。

上游正常蓄水位为170m，下游无水。

3 基本资料3.1 反应谱谱分析是一种将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来计算结构的位移和应力的分析技术。

在土木工程动力响应分析中，谱分析代替时间-历程分析，特别是抗震分析，主要用来确定结构对随机荷载或随时间变化荷载的动力响应。

基于Ansys对于坝体的三种工况研究讲解

基于Ansys对于坝体的研究分析报告坝体及相关建筑在使用过程中，会承受如重力、净水压力、淤泥荷载、浪压力、扬压力等各种作用，而我们在设计、建造这个建筑之前，要分析其产生的应力、应变进而选取材料和校核材料的安全性。

为分析所需，基于Ansys软件建立相应的模型，并施加荷载和作用，在三种工况下校核结构的安全性。

一：分析对象1：坝体的几何参数：2：基岩的几何参数：二：作用及荷载（1）约束基岩左右两端受x 方向的位移约束，基岩下端受x 、y 两个方向的位移约束。

（2）静水压力正常蓄水位高程91.75m ，防洪高水位97m ，校核洪水位101m 。

对应下游水位分别为15m ，20m 和25m 。

（3）泥沙荷载坝前泥沙淤积高程： 25m 。

坝前泥沙浮容重：6.0kN/m 3，淤沙内摩擦角：12°。

坝面上单位宽度上的泥沙压力为221(45)22s sk sb s p h tg ϕγ=︒- 式中： sk p ——淤沙压力标准值（KN/m ）；sb γ——泥沙的浮容重，取6kN/m 3；s h ——泥沙淤积深度（m ）；s ϕ——淤沙的内摩擦角，12°。

（4）浪压力50年一遇计算风速21m/s ，多年平均最大风速14m/s ，有效吹程1km 。

（5）扬压力取渗透压力强度系数α＝0.25，帷幕中心线坐标X=10m 。

三：选用单元及划分网格1) 单元选择：Solid –Quad 4node 422) 材料参数：坝体和基岩分别设置，见上图。

3) 划分网格：坝体部分-外围线按1m 每格划分，整体按自由网格划分。

基岩部分-靠近坝体网格密集，坝基面水平线上基岩外围线按20份、4的比率划分；垂直地表的按20份、0.25的比率划分；基底均分。

整体基岩自由网格划分。

四：三种工况的具体Ansys设置1)正常蓄水位（其中括号内为承载能力极限状态时的分项系数）上游水位高程为91.75m，下游水位高程为15m。

（1）上下游静水压力（分项系数为1.0）gradient 斜率为-9810 沿y轴方向，分别取91.75m和15m在各自位置。

基于ANSYS的横缝深度对重力坝应力影响的探讨

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３・６
２１０１年８月第８期
周理想，：于ＡＳＳ的横缝深度对重力坝应力影响的探讨等基ＮＹ
ＡＳＳ单元类型设置如下：ＮＹ１）该挡水坝段混凝土符合小变形情况下的基本假定，即模型中采用Ｓｌ６ｏｄ５实体单元模拟，塑性模型，ｉ弹混凝土破坏准则采用ｗ —ｗ破坏准则模型进行结构体的有限元计算分析。。
图２所示。
分析其深度对坝体应力的影响。
１概述
阿海水电站坝址位于云南省丽江地区玉龙县（右
岸）与宁蒗县（左岸）交界的金沙江中游河段。枢纽
由碾压混凝土重力坝、左岸溢流表孔、左岸泄洪冲沙
底孔、右岸冲沙底孔、坝后主副厂房等组成。挡水建
２三维有限元模型
计算采用在上下游及深度方向１５倍坝高范围地．
相互作用对独立的坝体进行动力分析，这样的处理方法很显然不能反映坝体结构真实的受力情况，目前，于对重力横缝间相互作用的模拟问题以及横缝深度对坝体
筑物为碾压混凝土重力坝，坝顶高程为１５０１ｍ，建基面最低高程为１３２７ｍ，最大坝高为１８３ｍ，坝顶长度
为４２８ｍ。
本文通过三维非线性有限元法模拟阿海左岸挡水坝段在地震作用下的应力变化情况，算获得横缝深度计对坝体应力值和应力分布的影响，给出了坝段关键点并

基于ANSYS的重力坝抗震性能分析

基于ANSYS的重力坝抗震性能分析【摘要】建立一个120m重力坝模型，利用ANSYS分析软件，分析此重力坝挡水坝段在静，动力作用下应力变化规律，并对坝体的抗震安全性能进行评估，为类似工程设计、施工提供理论依据。

【关键词】重力坝；ANSYS；反应谱；地震重力坝是世界上最早出现的一种坝型之一。

依据其相对安全可靠，耐久性好，对不同的地形和地质条件适应性强等特点，重力坝在各个国家都很流行。

由于重力坝大多都建在高烈度或地震多发地区，一旦失事，损失不可估量，因此在大坝时对其进行抗震安全分析十分必要。

ANALYSIS OF SEISMIC PERFORMANCE OF GRAVITY DAMBASED ON ANSYS【Abstract】Establish a 120m gravity dam model and using ANSYS analysis software, analysis of the gravity dam retaining dam in static and dynamic effect of the stress change rules, and on the dam seismic safety performance assessment, to provide a theoretical basis for the design and construction of similar projects.【Keywords】gravity dam;Ansys;response spectrum;earthquake 1 有限元模型1.1 计算基本假定（1）假定库水为不可压缩流体，库水对坝体的动力相互作用以坝面附加质量的形式计入；（2）坝体材料假定为线弹性,并假定不同部位材料有不同的弹性常数；（3）采用无质量地基方案，近似考虑坝体结构和地基间的动力相互作用；（4）地基为均匀弹性体，并于坝体紧密联系在一起。

基于ANSYS软件的混凝土重力坝分析

基于ANSYS软件的混凝土重力坝分析重力坝的优点：（1）比较好建造，对环境要求也不高；（2）工作效果很好；（3）运行相当安全；（4）泄洪方便，导流容易；（5）受力明确，结构简单。

不足的地方：重力坝工作特点，是依靠自重的作用，来维持重力坝本身的稳定，所以防滑这部分的工作就显得尤为重要。

我们可以通过使用ANSYS、ADINA、Abaqus、MSC等有限元分析软件，对混凝土重力坝进行检测与分析。

文章中主要是用ANSYS分析重力坝，然后根据分析的结果对重力坝坝型进行完善。

标签：ANSYS；有限元分析软件；重力坝Abstract：The advantages of gravity dam：better construction，the environmental requirements are not high，the work effect is very good，the operation is very safe，flood discharge is convenient，the diversion is easy，the force is clear，the structure is simple. The insufficient place：the gravity dam work characteristic，is relies on the self-weight the function，maintains the gravity dam itself the stability，therefore the non-slip this part of work appears to be particularly important. We can use ANSYS，ADINA，Abaqus，MSC and other finite element analysis software to detect and analyze the concrete gravity dam. In this paper，the gravity dam is analyzed by ANSYS，and then the gravity dam type is perfected according to the analysis results.Keywords：ANSYS；finite element analysis software；gravity dam引言重力坝[1]具有很悠久历史，二十世纪以来，随着计算机的发展、筑坝材料的更新、机械化程度的提高、自动化程度的提高等因素影响下，重力坝的结构设计与布局也逐步趋于现代化。

简单重力坝ANSYS分析

简单混凝土坝的ANSYS分析计算在上课和自习ANSYS之后，尝试用ANSYS建立一个简单的混凝土重力坝，并施加简单的约束和受力，最后尝试用ANSYS求解和后处理，查看大坝的变形，应力等情况，并做简要分析。

由于笔者本科初学ANSYS时老师教的是命令流方法建立模型也施加力，所以本篇全部采用命令流形式建立大坝和施力。

所建大坝喂混凝土重力坝，断面如下图，拔高180m,上游垂直，下游坝面洗漱0.75.坝基上游取270m，下游取360m，坝基深度取360m，坝顶长270m，坝顶宽1.8m，上游水位100m，下游水位80m。

剖面图如下一.首先，尝试对大坝的材料和材料类型形状等做出说明/prep7et,1,mesh200,6 ！划分用et,2,solid65 ！混凝土单元et,3,solid45 ！岩石单元mp,ex,1,2.85e10 ！100m以下的材料弹性模量mp,prxy,1,0.167 ！泊松比mp,dens,1,2400 ！质量密度mp,ex,2,2.6e10 ！100m以上的材料特性mp,prxy,2,0.167mp,dens,2,2400mp,ex,3,2.9e10mp,prxy,3,0.3 ！基岩特性mp,dens,3,2600二：建立模型k,1k,2,139.5k,3,18,162k,4,0,162a,1,2,3,4rectng,0,18,162,180 rectng,-270,0,-360,0 rectng,0,139.5,-360,0 rectng,139.5,481.5,-360,0 rectng,-270,481.5,-360,180 aovlap,allnummrg,allnumcmp,alllsel,s,,,3,5,2lesize,all,,,5lsel,s,,,12,13,1lesize,all,,,2amesh,3lsel,s,,,2,4,2lesize,all,,,18lsel,s,,,1lesize,all,,,5amesh,1eplotlsel,s,,,11lesize,all,,,5lsel,s,,,9,10,1lesize,all,,,8,4amesh,2lsel,s,,,14lesize,all,,,5,4lsel,s,,,7lesize,all,,,8,4lsel,s,,,6lesize,all,,,5,0.25 amesh,4eplotlsel,s,,,15,16,1 lesize,all,,,8,4 lsel,s,,,8 lesize,all,,,8,0.25 amesh,5eplotlsel,s,,,4,13,9 lccat,alllsel,s,,,19 lesize,all,,,5,4 lsel,s,,,20,21,1 lesize,all,,,20 amesh,7eplotlsel,s,,,2,12,10 lccat,alllsel,s,,,17 lesize,all,,,8,4 lsel,s,,,18,22,4 lesize,all,,,20 amesh,6eplotallsellsel,r,lcca ldele,all extopt,esize,8,0, type,2mat,1Vext,1,3,2,,,-135 extopt,esize,8,0, type,3mat,3Vext,2,,,,,-135 Vext,4,5,1,,,-135 allselextopt,esize,5,4, extopt,aclear,1 type,3mat,3Vext,1,7,1,,,180 local,11,0,,,-135 csys,11/psymb,cs,1 dsys,11 vsymm,z,all nummrg,all nummcmp,all esel,s,mat,,1eplotnsle,snplotnsel,r,loc,y,100,180 nplotesln,seplotmpchg,2,all/solucsys,0dsys,0nsel,s,loc,x,481.5 nsel,a,loc,x,-270 d,all,uxnsel,s,loc,z,180nsel,a,loc,z,-450nplotd,all,uznsel,s,loc,y,-360d,all,uyesel,s,type,,2esel,s,type,,2nsel,s,loc,x,0nsel,r,loc,z,-270+0.1,-0.1 nsel,r,loc,y,0.1,100-5 esln,s（模型图）至此，已经初步把模型建立并且划分了单元格，也施加了边界条件。

第5章ANSYS水利工程应用实例分析

本章首先概述了水利工程ANSYS 应用，其次介绍了ANSYS 重力坝抗震性能分析步骤，最后用实例详细介绍了ANSYS 抗震性能分析过程。

内容提要第5章 ANSYS 水利工程应用实例分析本章重点水利工程ANSYS 重力坝抗震性能分析步骤ANSYS 重力坝抗震性能用实例分析本章典型效果图5.1 水利工程概述虽然我国水利资源非常丰富，但河流在地区和时间分配上很不均衡，许多地区在枯水季节容易出现干早，而在洪水季节又往往由于水量过多而形成洪涝灾害。

为了解决这一矛盾，人们修建了许多水利工程来达到防洪、灌溉、发电、供水、航运等目的，促进国民经济建设的发展。

水利工程中各种建筑物按其在水利枢纽中所起的作用，可以分为以下几类:(1)挡水建筑物用以拦截河流，形成水库，如各种坝和水闸以及抵御洪水所用的堤防等。

(2)泄水建筑物用以宣泄水库〔或渠道)在洪水期间或其它情况下的多余水量，以保证坝(或渠道)的安全，如各种溢流坝、溢流道、泄洪隧道和泄洪涵管等。

(3)输水建筑物为灌溉、发电或供水，从水库(或河道)向库外(或下游)输水用的建筑物，如引水隧道、引水涵管、渠道和渡槽等。

(4)取水建筑物是输水建筑物的首部建筑，如为灌溉、发电、供水而建的进水闸、扬水站等。

(5)整治建筑物用以调整水流与河床、河岸的相互作用以及防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。

由于破坏后果的灾难性，大型水利工程建设的首要目标是安全可靠，其次才是经济合理。

所以说研究大坝等水工建筑物的安全分析、评价和监控，是工程技术人员需要解决的课题，正确分析大坝性态已经成为当务之急。

当前对各种水利工程评价主要采用有限元分析方法，借助各种有限元软件对这些水利工程建筑物进行安全评价，其中应用比较广泛的是ANSYS软件。

目前，ANSYS软件在水利工程中主要应用以下几个方面：(1)应用各种坝体工程的设计和施工利用ANSYS软件，模拟各种坝体施工过程以及坝体在使用阶段受到各种载荷（如水位变化对坝体的压力、地震荷载等）下结构的安全性能进行评价，模拟坝体的温度场和应力场，借助模拟结果修改设计或对坝体采取加固措施。

ANSYS在应力分析设计中的应用

图 2 定义路径的菜单
在定义路径后, 退出路径定义菜单, 回到路径操作 (Pa th O p era tion) 菜单下, 选择 R eca ll Pa th 项, 将出现一个对话框, 用户可以在该对话框中指定要对哪个路径进行操作。在确定好路径 (或校核线) 后, 就可以对该路径上结点的计算结果进行线性化处理。
关键词应力分析设计 AN SYS 软件压力容器应力分类有限元方法
1 引言
压力容器是化工、石油化工、机械、核工业、航天、轻工、食品、制药等多种工业中广泛使用的承压设备。目前压力容器及其部件的设计可分为基于弹性失效准则的 “规则设计”
(D esign by R u le) 和基于塑性失效准则的“分析设计”(D esign by A na ly sis)。其中分析设计法是工程与力学紧密结合的产物, 它不仅能解决压力容器常规设计所不能解决的问题, 而且代表了近代设计的先进水平。我国分析设计规范是在美国A SM E 锅炉及受压容器规范第八卷
文本方式
图 1 操作流程图
映射方式 (M app ed) 划分单元, 则离散单元比较规则, 采用单元结点方式定义路径既快又简单。若采用自由方式 (F ree) 划分单元, 某些地方的单元可能不规则, 则必须采用其他两种方式, 但所得结果是通过对与定义路径相近的结点或单元计算结果值进行外插值而得到, 该结果可能存在一定的偏差。建议在应力分析设计中, 要尽力采用映射方式划分结构单元, 以保证所得结果的精确度。同时在定义路径时, 要给所定义的路径指定一个名称, 不同的路径最好采用不同的名称。该路径名在用户退出后处理器后, 将会自行取消。
2 基于应力的设计过程

基于ANSYS的混凝土重力坝应力研究

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影响，由此得出一些有益的结论，可供设计参考。
关键词：混凝土重力坝；弹性模量；地基；坝体应力中圈分类号：６２３ＴＶ４．文献标识码：Ａ

ＳｒｓｆＧｒｖｔｍｔｔｅｓｏａｉｙＤａｗｉＡＮＳｈＹＳ
ｘＥＸｕｑｏｇＷＡｉｉＩｉ—ｉｎ，ＮＧＮ－ｎｊ
表１岩石的弹性模量（实验室值）Ｇｏｍａ。９０（ｏｄｎ１８）
注：１计算中砂岩的干密度取为２０／３粉质砂岩的干密（）０ｇｍ，４ｋ度取为２０ｌ／３页岩的干密度取为２３０ｌ／３花岗岩的干密３Ｏ‘ ｍ，ｇ ‘ｍ，９ｇ

ANSYS 大坝受力分析实验报告

大坝受力分析报告一、问题描述图1为一水坝受力示意图，大坝几何尺寸如图，水面高度为8m，坝体材料弹性模量为30Gpa，泊松比为0.26，受水的压力呈F=170216*（8-y）线性变化。

试对坝体经行应力分析。

图1 水坝受力示意图图2 水坝受力简化图二、问题分析1、简化问题该问题属于线性静力学问题。

由于水坝的跨度远大于其他方向上的尺寸，因此在分析过程中按照平面应变问题求解。

同时由于坝体内侧水的压力是梯度分布，可采用函数加载法施加载荷。

分析如下图2。

2、网格单元的选取该水坝受力问题转化为平面问题后，便可采用平面单元类型对其经行划分。

经分析本题选取PLANE82 单元对其进行网格划分。

PLANE82 是二维8节点结构实体单元，它为混合（四边形-三角形）自动网格划分提供了更精确的结果，并能承受不规则形状而不会产生任何精度上的损失。

3、网格划分类型的选取有限元分析的精度和效率与单元的密度和几何形状有密切关系，按照相应的误差准则和网格疏密程度，应该避免网格的畸形，因此，划分网格时，应尽量采用映射网格模式划分。

本题中，水坝的形状基本规则，稍做处理即可采用映射网格经行网格划分。

另外，在计算数据变化梯度较大的部位（如应力集中处），需要采用比较密集的网格。

三、解体步骤1、建立工作文件名及工作标题选择Utility→File→Change Jobname 命令，出现Change Jobname对话框。

在Enter new jobname栏输入工作文件名：Dam。

选择Utility→File→Change Title命令，输入工作标题：Analysis of dam。

完成建立。

2、定义单元类型选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，出现Element Type对话框，点击Add，在Library of Element Type中选取Structural, Quad8node 82。

基于ANSYS的重力坝建基面等效应力计算

的研究。
ｌ４
图１坐标系转换示意图
广西水利水电
ＧＡＥ￣ＸＷＴＲ
ＵＥＲＣＳ＆ＨＹＲＯＲＥＧＩＥＮ２１（）ＤＯＰＷＥＮＮＥＲＩＧ０１１
的坐标与３个应力分量转换为局部坐标系下的坐
用范围，有效地解决复杂结构的应力分析，２能自０
世纪６Ｏ年代末被运用计算混凝土重力坝坝体应力
之后，已迅速发展成为坝工设计和坝工学科的重要研究手段之一。但是有限元法计算的应力结果在坝踵、坝趾等角缘部位存在应力集中现象，这给对应力结果的评价带来了困难。围绕解决这个问题，多很学者建议采用等效应力法，基本思路是将有限元其法计算的应力合成截面内力，后求出对应的等效然应力。此方法可以很大程度降低重力坝坝踵、趾坝
后续使用。图１为等效应力计算小程序界面窗口，
部分程序代码如下：Ｆｒ＝１ｔｍａ坐标转换ｏｎｘ’ ｉｏ
ｘｉ＝ｘ（）ｏｓａ＋ｙ（）ｉ（）（）ｘｉ＊ｃ（）ｙｉ＊ｓａｎｙｉ＝Ｙ（）＊ｏ（）ｘｉ＊ｓ（）（）Ｙｉｃｓａ一Ｘ（）ｉａｎ
长沙４０１）１１４
４００；２长沙理工大学水利工程学院，１０７．湖南
【要】采用ＡＳＳ摘ＮＹ进行重力坝坝体应力分析时，、坝踵坝趾等角缘部位存在应力集中现象，为等效应力可转化

论文名称Ansys在坝体工程力学问题简化中的应用

论文名称：Ansys在坝体工程力学问题简化中的应用摘要：在采用有限元程序进行坝体工程力学分析时，如果按照真实的坝体模型进行分析，是一个三维问题，耗费分析的计算机资源，有时候也难以得出比较理想的结果。

本文将坝体工程这种特殊的力学问题进行平面应变模式的力学简化，用比较少的计算机资源进行有限元求解分析，其结果可以满足工程设计的要求。

关键字：Ansys 坝体工程力学简化一、工程概述：坝体工程为混凝土重力坝，混凝土强度等级为C20。

假设坝体的长度为100米，高为30米，宽从上到下由3米变化到10米，基础深五米，坝体上游一侧为垂直的，下游一侧为倾斜的。

假设坝体的两侧嵌入河流两岸的岩石中，并且坝体的基础也嵌入基岩中。

计算分析的水位为30米，采用国标钢筋混凝土设计规范进行验算（GB50010-2002）。

二、有限元分析的力学简化：在采用有限元程序进行坝体工程力学分析时，如果按照真实的坝体模型进行分析，是一个三维问题，分析起来既麻烦又耗费时间和计算机资源，而且结果未必理想。

本文根据弹性力学理论，将这种在纵向比较长而横断面相对比较小的坝体结构简化为平面应变的模式进行分析，即认为坝体结构在纵向是不变形的，没有位移，只在横断面方向产生位移，同时在纵向和横向都有应力产生，并且认为沿纵向在横断面方向所产生的位移是相等的，这样是进行了近似处理，由于边界条件的影响，在两侧河岸处的位移实际上比坝中要小，不过在坝中段采用这样的力学简化是完全合理的。

位移边界的简化是将基础端视为固定端，因坝体嵌入基岩内，这样的简化是合理的。

三、Ansys建模与计算：1、几何模型：2、网格划分：3、结构变形图：四、计算结果分析与处理：1、最值统计：位移、应力和第一主应力的最大值和最小值，见下表。

表12、变形和强度验算：（1）变形验算：由表1 可以看出，最大的x方向位移为5.552mm，y方向位移为0.694mm。

由变形图可知其最大变形量为5.6mm。

根据混凝土规范变形要求，其最大的变形量应为L/650=30000/650=46.154mm＞5.6mm，L为坝高。

ansys在水利工程中的应用

ansys在水利工程中的应用
ANSYS在水利工程中的应用非常广泛，主要包括以下四个方面：
1. 坝体稳定性分析：ANSYS可以模拟各种类型的大坝，并进行稳定性分析，预测大坝在不同水位和地震条件下的稳定性。

此外，还可以考虑土壤-结构相互作用，从而更加精确地预测坝体的变形和破坏特征。

2. 水力学模拟：通过ANSYS的CFD（计算流体动力学）模块，可以模拟水流在各种河道、水闸、泄洪口等水利工程设施中的流动情况，预测水位和流量的变化。

这对于水利工程设计和维护都非常重要。

3. 水利工程结构设计：ANSYS可以模拟水利工程中的各种结构，包括渠道、闸门、水轮机等等。

通过模拟和分析，可以评估不同设计的性能和可靠性，优化设计方案，提高结构的耐久性和安全性。

4. 水污染模拟：通过ANSYS的化学反应模块，可以模拟污水在河道中的传输与分散、水体中污染物的分布和扩散。

这对于研究水污染的传播规律和环境影响、设计相应的治理措施都有很大的帮助。

基于ANSYS软件的某重力坝静动力特性分析

２０２０年第８期２０２０Ｎｕｍｂｅｒ８水电与新能源ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲＡＮＤＮＥＷＥＮＥＲＧＹ第３４卷Ｖｏｌ．３４ＤＯＩ：１０．１３６２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２－１８００／ｔｖ．１６７１－３３５４．２０２０．０８．００７收稿日期：２０２０－０１－１５作者简介：翟昌楠，男，工程师，主要从事水利水电工程地质勘察方面的工作。

基于ＡＮＳＹＳ软件的某重力坝静动力特性分析翟昌楠（阿勒泰地区水利水电勘测设计院，新疆阿勒泰　８３６５００）摘要：针对某水电站枢纽工程，利用ＡＮＳＹＳ建立数值模型，分析了重力坝１０、１１号坝段不同工况下静、动力特性。

静力工况一最大竖向位移３．９３ｍｍ，随约束荷载增大，逐渐降低３７％～４５％；工况四两坝段第一主应力最大拉应力为１．２０６、０．９２８ＭＰａ。

两坝段动力特性研究表明，蓄水工况下自振频率显著低于无水状态，减小幅度分别为２．２％～４６．７％。

１０号坝体附加质量模型中最大自振频率为１０．２５６，随阶态增多，不同计算模型模拟同工况的分布振型差异性亦显著。

关键词：ＡＮＳＹＳ；重力式大坝；静力；自振频率；阶态中图分类号：ＴＶ６４２．３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－３３５４（２０２０）０８－００２８－０８ＳｔａｔｉｃａｎｄＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＧｒａｖｉｔｙＤａｍｗｉｔｈＡＮＳＹＳＺＨＡＩＣｈａｎｇｎａｎ（ＡｌｔａｙＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ａｌｔａｙ８３６５００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅ１０＃ａｎｄ１１＃ｄａｍｓｅｃｔｉｏｎｓｏｆａｇｒａｖｉｔｙｄａｍｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈＡＮＳＹＳ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔａｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｄａｍｓｅｃｔｉｏｎｓａｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｏｆｔｈｅｄａｍｂｏｄｙｕｎｄｅｒｔｈｅｉｍｐｏｕｎｄｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｅｍｐｔｙｓｔｏｒａｇｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｓ，ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｍａｓｓｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｆｌｕｉｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌｂｅｃｏｍｅｓｍｏｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＮＳＹＳ；ｇｒａｖｉｔｙｄａｍ；ｓｔａｔｉｃｓｔａｔｅ；ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｏｒｄｅｒｏｆｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅ作为水利资源的重要水工调控设施，大坝稳定性研究是水利工程建设中尤为重要的方面，而我国作为受地震灾害最严重的国家之一，大坝这类重要水利工程不可忽视抗震能力研究，故当前结合静动力分析大坝稳定性，已成为准确评判工程安全稳定性重要举措［１－３］。

第5章ANSYS水利工程应用实例分析

本章首先概述了水利工程ANSYS 应用，其次介绍了ANSYS 重力坝抗震性能分析步骤，最后用实例详细介绍了ANSYS 抗震性能分析过程。

为了解决这一矛盾，人们修建了许多水利工程来达到防洪、灌溉、发电、供水、航运等目的，促进国民经济建设的发展。

(3)输水建筑物为灌溉、发电或供水，从水库(或河道)向库外(或下游)输水用的建筑物，如引水隧道、引水涵管、渠道和渡槽等。

(4)取水建筑物是输水建筑物的首部建筑，如为灌溉、发电、供水而建的进水闸、扬水站等。

(5)整治建筑物用以调整水流与河床、河岸的相互作用以及防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。

由于破坏后果的灾难性，大型水利工程建设的首要目标是安全可靠，其次才是经济合理。

所以说研究大坝等水工建筑物的安全分析、评价和监控，是工程技术人员需要解决的课题，正确分析大坝性态已经成为当务之急。

当前对各种水利工程评价主要采用有限元分析方法，借助各种有限元软件对这些水利工程建筑物进行安全评价，其中应用比较广泛的是ANSYS软件。

基于ANSYS的拱坝体型优化及等效应力分析的开题报告

基于ANSYS的拱坝体型优化及等效应力分析的开题报告题目：基于ANSYS的拱坝体型优化及等效应力分析研究内容：随着人们对水资源的需求日益增加，水利工程建设越来越受到重视。

在水利工程中，拱坝被广泛应用于水电站、灌溉工程等领域。

为了提高拱坝的安全性和经济性，需要对拱坝的体型进行优化，并对其应力进行分析。

本研究主要包括以下内容：1. 拱坝体型优化：基于ANSYS软件，通过有限元方法对拱坝的力学响应进行计算，对不同的拱坝体型进行比较和优化，确定最佳的拱坝体型。

2. 等效应力分析：在确定了最优的拱坝体型后，对其进行等效应力分析。

通过计算拱坝的等效应力分布情况，评估其稳定性和安全性。

研究方法：1. 建立拱坝的有限元模型：通过ANSYS软件建立拱坝的有限元模型，对拱坝的受力情况进行分析。

2. 拱坝体型优化：在有限元模型的基础上，通过对不同拱坝体型的计算和比较，确定最佳的拱坝体型。

3. 等效应力分析：在最佳拱坝体型的基础上，对拱坝进行等效应力分析，评估其稳定性和安全性。

预期结果：通过本研究，预计达到以下几个方面的预期结果：1. 确定最优的拱坝体型，提高拱坝的经济性和工程效益。

2. 评估拱坝的稳定性和安全性，为拱坝工程的设计和施工提供依据。

3. 探索使用ANSYS软件进行拱坝优化和应力分析的方法，为类似工程提供参考。

参考文献：1. 吕光远. ANSYS有限元分析与工程应用[M]. 机械工业出版社, 2015.2. 张志赞, 周良胜, 陈志堂. 水利工程结构力学分析[M]. 人民交通出版社, 2009.3. 叶波. 水利工程的力学分析和优化设计[M]. 机械工业出版社, 2013.。